基于汉堡车辙试验铁尾矿沥青混合料耐久性研究

通过正交试验设计了不同混合料类型、铁尾矿掺量、沥青用量和石灰用量的铁尾矿沥青混合料,采用浸水汉堡车辙试验分析了不同类型铁尾矿沥青混合料在高温和浸水条件下的耐久性,采用统计学方法提出了铁尾矿沥青混合料耐久性设计指标及标准.结果表明:混合料类型、铁尾矿用量、沥青用量和石灰用量均对铁尾矿沥青混合料的加载次数、轮辙深度和总变形速率D r具有不同程度的显著影响,且铁尾矿用量对耐久性影响最为显著.铁尾矿用量超过15%时,石灰用量低于1.5%时,混合料耐久性将产生显著降低.建议在高温和多雨环境下,铁尾矿沥青混合料应进行耐久性设计检验,且应满足加载次数不小于20000次,轮辙深度不大于10 mm,总变形速率D r不大于1.6 mm/h的技术要求.

基于分子动力学的硅烷偶联剂对铁尾矿沥青混合料改性的机理

为解决由铁尾矿与沥青黏附性差导致的铁尾矿沥青混合料路用性能不佳问题,提出采用硅烷偶联剂进行改性的方法。首先,基于分子动力学方法,通过“化学接枝”“叠加组合”方式构建沥青-硅烷偶联剂-铁尾矿三相界面体系,以模拟硅烷偶联剂的作用过程,并基于相互作用能优选硅烷偶联剂种类,验证其改性机理;然后设计铁尾矿沥青混合料,通过室内试验验证硅烷偶联剂对其路用性能的改良效果。研究结果表明:在分子动力学模拟中,在同一质量分数下,KH-550型硅烷偶联剂改性体系的相互作用能绝对值最大,表明其对沥青与铁尾矿界面黏附改善作用最强,因此,作为优选材料;KH-550通过亲无机端的乙氧基水解并与铁尾矿表面的羟基发生脱水缩合反应,形成稳定的化学键连接,通过亲有机端与沥青分子交联缠绕,产生较强的物理吸附作用,从而显著提高铁尾矿与沥青的黏附性;使用KH-550改性后,铁尾矿沥青混合料的冻融劈裂强度增加22.8%、冻融劈裂强度比增加21.3%、动稳定度增大16.3%,最大弯拉应变提高96.6%,水稳定性、高温稳定性以及低温抗裂性均有显著提高。铁尾矿代替传统集料用于沥青路面建设有益于交通基础设施可持续化发展。

铁尾矿-钢渣沥青混合料配合比设计及路用性能研究

采用铁尾矿和钢渣粗集料替代天然粗集料制备铁尾矿-钢渣沥青混合料,并对混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和长期体积变形等性能进行试验研究。结果表明:钢渣和铁尾矿混掺作为骨架集料相较于二者分别单一作为骨架集料掺入能够提升混合料的高、低温性能及水稳定性;粗骨架集料铁尾矿石和中粗骨架集料钢渣相互协同作用可以有效降低钢渣不安定性引起的沥青混合料膨胀变形,从而提高混合料的体积稳定性。